DE102011088238B4 - Strahlerkühlaggregat, Strahleranlage und Betriebsverfahren für ein Strahlerkühlaggregat - Google Patents

Strahlerkühlaggregat, Strahleranlage und Betriebsverfahren für ein Strahlerkühlaggregat Download PDF

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Abstract

Strahlerkühlaggregat, das mit einem Strahler koppelbar ist und einen Kühlkreislauf umfasst, der eine Kühlflüssigkeit enthält, wobei im Kühlkreislauf wenigstens ein Heizelement angeordnet ist, durch das die Kühlflüssigkeit auf eine vorgebbare Temperatur aufheizbar ist, die über einer für eine Kühlung des Strahlers maximal zulässigen Betriebstemperatur liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Strahlerkühlaggregat sowie eine damit ausgestattete Strahleranlage. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Betriebsverfahren für ein derartiges Strahlerkühlaggregat.
  • Strahler, die beispielsweise als Hochleistungsröntgenstrahler ausgebildet sind und die in Anlagen zur medizinischen Bildgebung Verwendung finden, werden teilweise mittels eines Kühlkreislaufs gekühlt, in dem als Kühlflüssigkeit Wasser verwendet wird. In diesem Kühlkreislauf, bei dem es sich z.B. um einen Sekundär-Kühlkreislauf handelt, kann sich, abhängig von der verwendeten Qualität des Kühlwassers, im Kühlkreislauf Biomasse bilden. Diese Biomasse kann die Kühlleistung stark reduzieren oder sogar den Kühlkreislauf verstopfen.
  • Bei den bekannten Strahleraggregaten wird die Biomasse durch einen Filter daran gehindert, den Kühlkreislauf zu verstopfen. Ein derartiger Filter muss regelmäßig getauscht werden. Bei medizinischen Anwendungen ist eine Abtötung der Biomasse auf chemischem Weg ist nicht möglich, da hierfür nur sehr aggressive, wasserschädliche Chemikalien in Frage kommen.
  • Durch die DE 10 2006 049 549 A1 ist es bekannt, einen Gehäusekörper einer Röntgenröhre durch wenigstens eine Heizvorrichtung aufzuheizen. Dadurch soll die Röntgenröhre möglichst frühzeitig eine möglichst konstante Betriebstemperatur erreichen. Durch eine bedarfsweise Zuschaltung der Heizvorrichtung im Teillastbetrieb bzw. durch eine bedarfsweise Abschaltung der Heizvorrichtung bei Volllast soll während der gesamten Betriebsdauer eine konstante Betriebstemperatur erreicht werden. Die Heizvorrichtung kann hierbei gemäß verschiedenen Ausgestaltungen als Heizfolie, als Wärmestrahlungsquelle oder als Kühlwasserkreislauf ausgebildet sein.
  • Die DE 916 853 B offenbart einen Flüssigkeitsdurchlauferhitzer, insbesondere mit elektrischer Beheizung, vorzugsweise zur Vorwärmung der Kühlflüssigkeit für Körperhöhlenröntgenröhren. Um die Temperatur in engen Grenzen konstant zu halten, wird die Durchflussmenge pro Zeiteinheit im Flüssigkeitsdurchlauferhitzer durch ein Regelorgan konstant gehalten.
  • JP 2002042704 A offenbart einen Röntgenstrahler mit einem Strahlergehäuse, in dem eine Drehanoden-Röntgenröhre mit einem Vakuumgehäuse angeordnet ist. Das Strahlergehäuse ist mit einem Isolieröl gefüllt. Um eine möglichst sofortige Betriebsbereitschaft des Röntgenstrahlers zu erreichen, wird das Isolieröl gegebenenfalls vorgeheizt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Strahlerkühlaggregat zu schaffen, das bei höherer Betriebssicherheit einen geringeren Wartungsaufwand erfordert.
  • Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Strahleranlage zu schaffen, die bei verbesserter Betriebssicherheit einen geringeren Wartungsaufwand benötigt.
  • Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Betriebsverfahren für ein Strahlerkühlaggregat zu schaffen, durch das bei dem Strahlerkühlaggregat die Betriebssicherheit erhöht und der Wartungsaufwand verringert wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Strahlerkühlaggregat gemäß Anspruch 1 bzw. durch eine Strahleranlage nach Anspruch 10 bzw. durch ein Betriebsverfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.
  • Das Strahlerkühlaggregat nach Anspruch 1 ist mit einem Strahler koppelbar und umfasst einen Kühlkreislauf, der eine Kühlflüssigkeit enthält. Erfindungsgemäß ist im Kühlkreislauf wenigstens ein Heizelement angeordnet, durch das die Kühlflüssigkeit auf eine vorgebbare Temperatur aufheizbar ist, die über einer für eine Kühlung des Strahlers maximal zulässigen Betriebstemperatur liegt.
  • Die Strahleranlage nach Anspruch 10 weist einen Strahler auf, der mit einem Strahlerkühlaggregat gekoppelt ist, das einen Kühlkreislauf mit einer darin zirkulierenden Kühlflüssigkeit umfasst. Im Kühlkreislauf ist erfindungsgemäß wenigstens ein Heizelement angeordnet, durch das die Kühlflüssigkeit auf eine vorgebbare Temperatur aufheizbar ist, die über einer für eine Kühlung des Strahlers maximal zulässigen Betriebstemperatur liegt.
  • Das Betriebsverfahren nach Anspruch 11 ist für ein Strahlerkühlaggregat geeignet, das mit einem Strahler gekoppelt ist und das einen Kühlkreislauf mit einer darin zirkulierenden Kühlflüssigkeit umfasst. Erfindungsgemäß wird die Kühlflüssigkeit auf eine vorgebbare Temperatur aufgeheizt, die über einer für eine Kühlung des Strahlers maximal zulässigen Betriebstemperatur liegt.
  • Der Kühlkreislauf umfasst bei der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Kühlmittelreservoir und/oder wenigstens eine Kühlmittelleitung. Als Kühlflüssigkeit kommt vorzugsweise Wasser zur Anwendung, das gegebenenfalls mit Zusätzen versehen ist. Im Rahmen der Erfindung sind jedoch auch andere Kühlflüssigkeiten verwendbar.
  • Die Erfindung ist insbesondere bei Hochleistungsröntgenstrahlern vorteilhaft realisierbar, wobei jedoch auch andere Abwärme erzeugende Strahler, z.B. Betastrahler oder Gammastrahler; durch die erfindungsgemäße Maßnahme effizient gekühlt werden können.
  • In den Kühlkreislauf (Kühlmittelreservoir und/oder Kühlmittelleitung) ist erfindungsgemäß wenigstens ein Heizelement (z.B. Heizwendel) eingebaut. Mit dem wenigstens einen Heizelement ist die Kühlflüssigkeit (z.B. Wasser) auf eine vorgebbare Temperatur aufheizbar, die über der für eine Kühlung des Strahlers maximal zulässigen Betriebstemperatur liegt.
  • Da die vorgebbare Temperatur höher ist als die für die Kühlung des Strahlers zulässige Betriebstemperatur, werden die bei Betriebstemperatur möglicherweise entstandenen Keime der Biomasse abgetötet und ein Wachstum derartiger Keime verhindert. Die vorgebbare Temperatur, auf die die Kühlflüssigkeit aufheizbar ist, kann beispielsweise mehr als 80°C betragen. Mit der heißen Kühlflüssigkeit wird vorzugsweise der komplette Kühlkreislauf gespült.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung wird damit zuverlässig sowohl eine vollständige thermische Desinfektion der Innenwandung des Kühlkreislaufs als auch der zirkulierenden Kühlflüssigkeit erreicht. Die Desinfektion des Kühlkreislaufs ist ohne die Anwendung chemischer Substanzen und ohne Eingriff eines Servicetechnikers möglich.
  • Da bei der Erfindung eventuell entstandene Keime der Biomasse abgetötet werden und ein Wachstum derartiger Keime verhindert wird, bilden sich im Kühlkreislauf und im Filter keine Ablagerungen aufgrund von Biomasse, die zu einer Verringerung die Kühlleistung führen würde. Somit ist ein Tausch des Filters im Kühlkreislauf aufgrund von gebildeter Biomasse nicht mehr erforderlich. Dadurch werden einerseits Ersatzteile eingespart und andererseits die Wartungszeiten (Stillstandszeiten der Strahleranlage) deutlich verringert, so dass sich bei der erfindungsgemäßen Lösung die Servicekosten reduzieren.
  • Auf die Verwendung von gesundheits- und wasserschädlichen Chemikalien kann bei der erfindungsgemäßen Maßnahme verzichtet werden. Die Erfindung ist aus diesem Grund insbesondere in Strahleranlagen für medizinische Anwendungen, wie z.B. Röntgenbildgebung oder Strahlentherapie, in vorteilhafter Weise realisierbar.
  • Das Aufheizen der Kühlflüssigkeit für die thermische Desinfektion ist als Software-Modul im Betriebsverfahren für das Strahlerkühlaggregat integriert und wird vorzugsweise von der Software der den Strahler beinhaltenden Bildgebungsanlage regelmäßig ausgelöst. Das Aufheizen der Kühlflüssigkeit und damit die thermische Desinfektion erfolgt vorzugsweise automatisch (Ansprüche 2 bis 4 bzw. 12 bis 15) und somit ohne Eingriff eines Servicetechnikers oder Benutzers. Die Funktion sollte hierbei derart implementiert sein, dass die Betriebsbereitschaft der Strahleranlage nicht negativ beeinflusst wird. Ist die Kühlflüssigkeit auf die für die thermische Desinfektion des Kühlkreislaufs vorgegebene Temperatur aufgeheizt, dann ist eine Kühlung des Strahlers nicht mehr möglich. Es ist deshalb vorteilhaft, die thermische Desinfektion beim Herunterfahren der Strahleranlage durchzuführen (Anspruch 19).
  • Bei einem medizinischen Notfall kann der Nutzer über einen entsprechenden Bildschirmdialog die thermische Desinfektion des Kühlkreislaufs manuell beeinflussen (Anspruch 5 bzw. 16) und z.B. die Desinfektion abbrechen (Anspruch 6 bzw. 17), überspringen (Anspruch 7 bzw. 18) und/oder verschieben (Anspruch 8 bzw. 19) und die Kühlflüssigkeit erforderlichenfalls herunterkühlen, so dass die Strahleranlage betriebsbereit bleibt bzw. relativ schnell wieder betriebsbereit ist.

Claims (19)

  1. Strahlerkühlaggregat, das mit einem Strahler koppelbar ist und einen Kühlkreislauf umfasst, der eine Kühlflüssigkeit enthält, wobei im Kühlkreislauf wenigstens ein Heizelement angeordnet ist, durch das die Kühlflüssigkeit auf eine vorgebbare Temperatur aufheizbar ist, die über einer für eine Kühlung des Strahlers maximal zulässigen Betriebstemperatur liegt.
  2. Strahlerkühlaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit selbsttätig durchführbar ist.
  3. Strahlerkühlaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit in einem vorgebbaren Zeitintervall durchführbar ist.
  4. Strahlerkühlaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit zu einem vorgebbaren Zeitpunkt erfolgt.
  5. Strahlerkühlaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit manuell beeinflussbar ist.
  6. Strahlerkühlaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit manuell abbrechbar ist.
  7. Strahlerkühlaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit manuell überspringbar ist.
  8. Strahlerkühlaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit manuell verschiebbar ist.
  9. Strahlerkühlaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf als Sekundär-Kühlkreislauf ausgebildet ist.
  10. Strahleranlage mit einem Strahler, der mit einem Strahlerkühlaggregat gekoppelt ist, das einen Kühlkreislauf mit einer darin zirkulierenden Kühlflüssigkeit umfasst, wobei im Kühlkreislauf wenigstens ein Heizelement angeordnet ist, durch das die Kühlflüssigkeit auf eine vorgebbare Temperatur aufheizbar ist, die über einer für eine Kühlung des Strahlers maximal zulässigen Betriebstemperatur liegt.
  11. Betriebsverfahren für ein Strahlerkühlaggregat, das mit einem Strahler gekoppelt ist und das einen Kühlkreislauf mit einer darin zirkulierenden Kühlflüssigkeit umfasst, wobei die Kühlflüssigkeit auf eine vorgebbare Temperatur aufgeheizt wird, die über einer für eine Kühlung des Strahlers maximal zulässigen Betriebstemperatur liegt.
  12. Betriebsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit selbsttätig durchgeführt wird.
  13. Betriebsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit in einem vorgebbaren Zeitintervall durchgeführt wird.
  14. Betriebsverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit zu einem vorgebbaren Zeitpunkt erfolgt.
  15. Betriebsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem vorgebbaren Zeitpunkt um das Herunterfahren einer Strahleranlage handelt.
  16. Betriebsverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit manuell beeinflusst werden kann.
  17. Betriebsverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit manuell abgebrochen werden kann.
  18. Betriebsverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit manuell übersprungen werden kann.
  19. Betriebsverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufheizung der Kühlflüssigkeit manuell verschoben werden kann.
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